Matkaraportti - Biokaasukoulutuksen opintomatkalta Maaningan MTT tutkimuskeskukseen ja Savonia ammattikorkeakoululle

Transkriptio

1 Matkaraportti - Biokaasukoulutuksen opintomatkalta Maaningan MTT tutkimuskeskukseen ja Savonia ammattikorkeakoululle Matkalaiset: Rauli Albert, Risto Kiiskinen, Esa Tukiainen, Teuvo Lehikoinen, Pertti Tanskanen, Albert Kaikkonen, Timo Oinonen, Matti Turunen, Esko Kortelainen ja Niina Huikuri Bioenergiaverkostot ja virrat hanke järjesti helmi-maaliskuussa 2013 viisi päiväisen Maatilamittakaavan biokaasulaitoksen perustaminen koulutuksen. Koulutuksen lopuksi järjestimme kurssilaisille opintomatkan MTT:n Maaningan tutkimuskeskuksen biokaasulaitokseen sekä Savonia Ammattikorkeakoulun tutkimus- ja opetuskäyttöön suunniteltua mobiili biokaasulaitosta katsomaan. Lieksasta matkaan lähtevien matka alkoi klo 7.00 Lieksan ABC:lta, josta 16 hengen minibussi heidät haki. Nurmeksen ABC:lle bussi saapui tarkalleen klo Matkalla Maaningalle retkeläisille jaettiin esitemateriaalia tulevista kohteista. MTT:n Maaningan tutkimuskeskus Saavuimme Maaningan tutkimuskeskukseen hieman ennen puoli kymmentä. Maaningalla meidät otti vastaan Ville Pyykönen, joka esitteli meille ennen biokaasulaitokseen tutustumista MTT:n tutkimuslaitoksen toimintaa, biokaasulaitosta ja biokaasututkimuksia. Maaningan tutkimuskeskus on keskittynyt tutkimaan ja kehittämään maidon ja rehuntuotantoa, sekä niiden aiheuttamia ympäristövaikutuksia. Kokonaisvaltaisen ravinne- ja energiakiertotutkimuksen kannalta oli olennaista perustaa tutkimuskeskukseen oma biokaasulaitos, joka rakennettiin vuonna Laitoksen suunnitteli Metener Oy ja sen omistaa MTT. Biokaasulaitoksen syötteet ja syötteiden suhteet voivat vaihdella paljonkin, riippuen meneillä olevista tutkimuksista. Esisäiliön koko on 100 m3 joka on rakennettu betonista sijaiten maan alla. Esisäiliöön syötetään lantaa joka sekoitetaan lapasekoittimilla ennen syöttöä reaktoriin. 300 m3 betoninen biokaasureaktori on rakennettu maan alle. (Kuva 2) Erillisellä kuljetusruuvilla reaktoriin syötetään lannan lisäksi korkea kuiva-ainepitoisia syötteitä kuten säilörehua. Reaktoria sekoitetaan kahdella eri korkeuksilla sijaitsevilla lapasekoittimilla. Lämmitys tehdään reaktorin seinillä sijaitsevien lämmitysputkien avulla. Tähän mennessä prosessia on pidetty mesofiilisenä 37 C:ssa. Tarvittaessa lämpötilaa voidaan vaihdella C:en välissä. Mädätysjäännös käsitellään lopuksi jälkimädätyksessä, josta saadaan talteen vielä noin 15 % biokaasusta. Jäännös siirtyy painovoimaisesti 260 m3:een jälkikaasutusaltaaseen, jossa sekoitusta hoitaa yksi lapasekoitin. Allas on eristämätön ja lämmittämätön. Mädätysjäännös johdetaan varastoitavaksi kolmeen lietealtaaseen, kunnes se voidaan levittää pelloille. Biokaasu kerätään reaktoreiden päällä oleviin kaasuhuppuihin. Huput ovat kaksinkertaisia ja niitä pidetään ylhäällä paineilman avulla. Biokaasusta tuotetaan sähköä ja lämpöä 63 kw kaasumoottorin avulla. 80 kw kaasukattilaa käytetään tarvittaessa lämmön tuotantoon. Kaasumoottorin hyötysuhde on 88 %. Tuotettu sähkö ja lämpö hyödynnetään toimipisteen ylläpidossa. Biokaasun metaanipitoisuus on ollut keskimäärin 60 % ja metaanin tuotanto m3 vuodessa. Nettosähkön tuotanto on noin 159 MWh / vuosi ja nettolämmön tuotanto 260 MWh / vuosi. Prosessin oma sähkönkäyttö on 53 MWh / vuosi ja lämmön käyttö 116 MWh /vuosi. (Kuva 3)

2 Raaka-aineena käytetään tutkimuskeskuksen yhteydessä sijaitsevan 100 lehmän maitotilaa, jossa syntyy lietelantaa vuosittain m m3 (kuiva-ainepitoisuus 8-10%). (Kuva 1) Tämän lisäksi laitos käyttää 14 ha alalta 300 tonnia viherkasveja. Tällä hetkellä biokaasulaitoksessa on käytetty timotei-nurmiseosta. Tutkimuksissa on huomattu, että rehun sulavuutta kuvaava D-arvo kertoo hajoaako kasvi prosessissa. Prossessin viipymäaika HRT on 26 vuorokautta ja kuormitus OLR 2,4 kgvs/m3/päivä. Tutkimuksissa on havaittu että käytettäessä mädätysjäännöstä on nurmirehun ja ohran tuotanto ollut parempaa kuin raakalannalla, ollen yhtä hyvä kuin käytettäessä epäorgaanisia lannoitteita. Laitoksen investointikustannus on ollut euroa. Kustannuksista 20 % mennyt perustuksien rakentamiseen, 20 % reaktorin ja syöttölaitteiden hankintaa, 15 % jälkikaasualtaaseen ja 35 % biokaasun hyödyntämislaitteisiin. Kuva 1 Maaningan navetta. Kuva 2 Maaningan MTT:n biokaasureaktori ja jälkimädätysallas.

3 Kuva 3 Oikealla CHP laitosyksikkö. Maaningan vierailun jälkeen kävimme syömässä lounasta ravintola Haraldissa Kuopiossa. Tämän jälkeen klo saavuimme Savonia Ammattikorkeakoulun Kuopion toimipisteeseen, jossa tutustuimme Savonia ammattikorkeakoulun biokaasututkimus laboratorioon sekä liikuteltavaan eli mobiiliin biokaasulaitokseen. Laboratoriossa voidaan tehdä biokaasututkimusta biokaasupanoskokeilla 5 litran säilöpulloilla sekä jatkuvatoimisilla 10 litran biokaasureaktoreilla (Kuva 4). Kokeissa voidaan selvittää eri materiaalien ja materiaaliseosten biokaasuntuotantopotentiaalia. Molemmissa prosessina on märkäprosessi ja niistä analysoidan kaasun määrää ja koostumusta. Kaasuanalysaattorin avulla kaasusta saadaan määritettyä metaanin, hiilidioksidin, hapen, rikkivedyn sekä ammoniakin pitoisuudet. Raaka-aineista tehdään kuivaaineen ja orgaanisen aineen analyysit, ph-mittaus. Myös COD ja BOD määritykset ovat mahdollisia. Mobiili biokaasulaitos on rakennettu tutkimus-, tuotekehitys- ja koulutuskäyttöön syksyllä 2009 (Kuva 5). Kuorma-autolla siirrettävissä olevassa kontissa sijaitsee kaksi 3 m3:sta märkäprosessilla toimivaa reaktoria (Kuva 6). Biokaasureaktoreita voidaan ajaa eri lämpötiloissa ja rinnakkain tai sarjassa. Reaktoreihin voidaan syöttää sekä nestemäisiä että kiinteitä jakeita. Kontissa on murskain ja ruuvikuljetin kiinteille jakeille. Syötteet syötetään manuaalisesta tai automaattisesti murskaimen kautta tai suoraan reaktorin viereisestä syöttösuppilosta. Kontissa vesikiertoinen lämmitysjärjestelmä. Varaajassa sähkövastus ja 2 kw kaasupoltin. Reaktoreissa on lämpötilan, metaanipitoisuuden ja kaasuntuotonmittaus. Laitteiston katolla 1 m3 kaasuvarasto. Biokaasulaitokseen toimintaa ohjataan ja valvotaan kosketusnäytöllisen ohjausjärjestelmän avulla (LabVIEW automaatio). Kaikki mittaustiedot tallentuvat ohjausjärjestelmään. Laitoksen tilatietoja voidaan lähettää tekstiviestillä kännykkään.

4 Kuva 4 Biokaasupanoskokeet ja jatkuvatoimiset biokaasureaktorit. Kuva 5 Savonia ammattikorkeakoulun mobiili biokaasulaitos yksikkö. Kuva 6 Reaktori 1, kaasukattila ja reaktori 2.

5 Biokaasulaitoksen tutustumisen jälkeen meille esiteltiin vielä laboratorio tiloissa sijaitsevaa opetuskäyttöön rakennettua pintavedenpuhdistusjärjestelmää, jolla saa puhdistettua pintavesistä täysin juomakelpoista vettä. Ammattikorkeakoulun tutustumismatkan jälkeen lähdimme paluumatkalle. Matkaraportin laati, Niina Huikuri Projektipäällikkö Bioenergiaverkostot ja virrat hanke Pielisen Karjalan Kehittämiskeskus PIKES Oy